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太陽能LED路燈控製器設計

2019-04-24 10:02:02      點擊:

太陽能LED路燈控製器設計

太陽能LED亮度控製器設計

蓄電池充電控製電路

由控製器的實現功能知, 白天太陽能電池給蓄電池充電,晚上或陰天用於LED路燈照明,實現綠色環保節能的目的, 所以蓄電池充電控製電路在太陽能路燈控製係統中具有重要的作用。本文采用斬波式PWM充電原理,單片機首先檢測蓄電池的兩端電壓,並與軟件中設定電壓相比較,進而選擇不同的充電方式。具體的控製電路如圖2所示,其中中J1、J3分別為蓄電池和太陽能電池的正極,單片機的口通過R20、R21及R18、R19分別對太陽能電池電壓和蓄電池電壓進行采樣,經過AD轉換判斷,在滿足充電或停止充電條件下,單片機P0.3口給出充電控製信號,使三極管S 導通或截止,即可實現蓄電池充電,具體可見程序設計部分。其中圖中D6為防反充肖特基二極管,避免當蓄電池電壓高於太陽能電池電壓時,蓄電池向太陽能電池反充電。D7是一個保護二極管,當蓄電池反接時電路斷開,保護蓄電池,提高係統的可靠性。


負載輸出控製電路

為了在夜間不同時刻采用不同的亮度,以達到節約電能的目的,本係統設計了兩路負載輸出,晚上12點以前兩盞LED皆亮,12點後一盞點亮,每路輸出均有立的控製和檢測。設計采用了PWM功率控製功能對LED燈具實現無級調光。單路原理如圖3所示。其中單片機P0.6 口給出控製信號, 即P0.6=1 時, 三極管導通,繼電器閉合,MOS管導通,蓄電池向路燈供電。在電量不足或白天時,控製端輸出低電平信號,切斷供電回路。夜晚蓄電池電量不足情況下由市電供電係統給LED路燈供電,保證係統的完整和可靠。


路燈控製器硬件設計

太陽能路燈控製器是太陽能路燈係統中最為重要的部件,其功能設計的好壞決定了一個太陽能路燈係統運行情況的優劣。路燈控製器需要實現的功能有:根據太陽亮度,白天斷開LED路燈而給蓄電池充電,晚上通過蓄電池給路燈供電,並能分時段進行功率調整,在蓄電池電量不足時, 自動切換到市電供電係統;防止蓄電池過充和過放,具有短路保護和反接保護功能等。

根據需要實現的控製功能,本文選擇STM8單片機對LED太陽能路燈係統進行控製。

單片機主要完成的功能包括檢測蓄電池兩端電壓並根據不同狀態采用不同的充電模式;判斷白天黑夜並以此來切換蓄電池充電和放電模式以及切換到市電供電係統。

路燈控製器中包括的電路模塊比較多, 如電源模塊、複位模塊、時鍾模塊等等,而對整個控製器至整個太陽能路燈係統比較重要的是電壓檢測模塊及蓄電池充放電模塊及切換模塊。